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以油气管道安全为主线,以事前预防与事后救援为切入点,基于Web GIS对油气管道开展了风险分析与应急响应系统研究,主要创新点如下。
1.基于安全的特有属性与油气管道的实际情况,提出油气管道安全是指在油气管道生命周期内,输送介质、运行参数对油气管道的影响以及外界环境与油气管道相互作用,对管道造成的危害低于管道价值变化可接受程度的一种状态。强调了油气管道安全不仅与外界环境、本身属性,而且与输送介质与运行参数有关。据此,提出了油气管道的四类失效状态:破裂、穿孔、凝管与冰堵,并结合改进的管道风险评分法与层次分析法,提出油气管道风险等级区划直接与每个专家的评分和专家水平权重有关,并给出了具体的计算方法(详见第2章)。
2.系统总结了油气管道泄漏定位的三种情况,并基于小波分析原理,建立了实验环道泄漏检测装置,对设定的泄漏点进行了实验,达到了预期效果(详见第3章)。
3.基于危机管理,分析油气管道应急响应机理,提出建立管道地理信息系统,采用改进的Dijkstra算法可以解决应急响应现存问题(详见第4章),研发了一套较为完整的基于Web GIS的管道风险分析与应急响应系统(详见第5章)。
在中国石油化工总公司项目“甬沪宁原油管道数字化技术研究”与中国石油天然气集团公司项目“抚顺至营口鲅鱼圈南输成品油管线地理信息系统开发”资助下,针对我国油气长输管道的实际情况,本论文以满足油气长输管道管理部门对日常管理、风险管理与应急响应的实际需要为基本切入点,基于Web GIS的油气长输管道信息管理平台,开展了油气长输管道风险分析与应急响应系统研究,研制开发了一套基于Web GIS的油气管道风险与应急响应管理系统。
本论文遵循先关键技术、后示范集成的研究思路。一方面保证关键技术的相对独立性,使之能够独立进行,提高研究效率;另一方面,考虑了油气长输管道管理业务的一体化,通过示范集成完成针对油气管道管理需求的全方位检验。
现将主要内容介绍如下。
1.在查阅大量油气长输管道风险文献的基础上,开展了油气长输管道风险分析。基于安全的特有属性与油气长输管道的运行实际情况,认为油气管道安全是在油气管道生命周期内,输送介质、运行参数对油气管道的影响以及外界环境与油气管道相互作用,对管道造成的危害低于管道价值变化可接受程度的一种状态;据此,提出了油气管道的四类失效状态:破裂、穿孔、凝管与冰堵,分析了管道失效的引发因素;基于风险概念,说明了确定油气管道风险的计算方法;基于风险管理体系,提出了油气管道风险评估与风险区划分析流程。根据故障树分析,指出了引发管道失效的主要因素。同时,结合我国油气管道实际情况与W. Kent Muhlbauer风险分析,对第三方损坏指标等方面内容进行了修改,提出了符合我国实际油气管道的评分法,应用到油气管道进行了定量分析;并引入层次分析法评估专家水平,明确了油气管道风险评价专家水平的权重;根据相对风险数与专家水平权重,提出了确定风险等级区划的基本步骤与计算方法。
2.油气管道失效的主要后果是管道油气泄漏,因此,开展了油气管道泄漏检测定位研究。根据油气管道发生泄漏时,所产生的负压波会向管道上、下游传导的现象,针对管道输送的不同介质,系统地总结了油气管道泄漏点的定位问题;分析了影响泄漏定位精度的主要因素;介绍了小波去噪的原理与方法,说明了小波特征点的提取方法,建立了实验环道泄漏检测装置,并对设定的泄漏点进行了实验,检测结果达到了预期。
3.结合油气长输管道特点,分析了油气长输管道应急响应存在的问题,提出了解决方案。结合应急响应概念,介绍了应急响应体系结构与应急响应功能,绘制了油气管道应急响流程图;分析油气管道危害的构成,提出了降低油气管道危害的具体措施;基于危机管理理论,分析了油气管道应急响应机理,并结合油气管道运营特点,指出了油气管道应急响应现存问题与解决方案。
4.根据油气管道实际需求,设计了基于Web GIS的油气管道信息管理系统。结合油气管道的实际需要,进行了功能需求分析,设计了系统体系结构与功能模块。同时,提出了油气管道数据库模型,制定了数据库设计路线,进行了数据库的物理设计。
5.以抚顺演武至营口鲅鱼圈的成品油管线为实例,介绍了研发系统主要功能的实现过程,如油气管道风险区划、最佳应急响应救援路径等。